Smart highway e smart road sono termini per una serie di diverse proposte per incorporare le tecnologie nelle strade per generare energia solare, per migliorare il funzionamento delle auto autonome, per l’illuminazione e per monitorare le condizioni della strada.

Integrazione dell’infrastruttura del veicolo
Raggruppare veicoli in plotoni è un metodo per aumentare la capacità delle strade. Un sistema autostradale automatico è una tecnologia proposta per farlo.

I plotoni riducono le distanze tra auto o camion usando un accoppiamento elettronico, e possibilmente meccanico. Questa capacità consentirebbe a molte macchine o camion di accelerare o frenare contemporaneamente. Questo sistema consente anche una più stretta progressione tra i veicoli eliminando la distanza di reazione necessaria per la reazione umana.

La capacità del plotone potrebbe richiedere l’acquisto di nuovi veicoli, o potrebbe essere qualcosa che può essere adattato. I conducenti avrebbero probabilmente bisogno di una specializzazione di licenza in base alle nuove competenze richieste e alla maggiore responsabilità quando guidano in testa.

Le auto intelligenti con intelligenza artificiale potrebbero unirsi e lasciare automaticamente i plotoni. Il sistema autostradale automatico è una proposta per uno di questi sistemi, in cui le auto si organizzano in plotoni da 8 a 25.

Integrazione dell’infrastruttura del veicolo
L’Integrazione dell’infrastruttura del veicolo (VII) è un’iniziativa che promuove lo sviluppo di applicazioni e ricerca per una serie di tecnologie che collegano direttamente i veicoli stradali al loro ambiente fisico, in primo luogo al fine di migliorare la sicurezza stradale. La tecnologia si basa su diverse discipline, tra cui ingegneria dei trasporti, ingegneria elettrica, ingegneria automobilistica e informatica. Il capitolo VII riguarda specificamente il trasporto stradale, sebbene esistano tecnologie simili o in fase di sviluppo per altri modi di trasporto. Gli aerei, ad esempio, utilizzano i beacon a terra per la guida automatica, consentendo al pilota automatico di volare sull’aereo senza l’intervento umano. Nell’ingegneria autostradale, migliorare la sicurezza di una strada può migliorare l’efficienza complessiva. VII mira a miglioramenti sia in termini di sicurezza che di efficienza.

L’integrazione dell’infrastruttura del veicolo è quella branca dell’ingegneria, che si occupa dello studio e dell’applicazione di una serie di tecniche che collegano direttamente i veicoli stradali al loro ambiente fisico al fine di migliorare la sicurezza stradale.

Monitoraggio strutturale della salute
Il monitoraggio della salute strutturale (SHM) si riferisce al processo di implementazione di una strategia di individuazione e caratterizzazione del danno per strutture ingegneristiche. Qui il danno è definito come modifiche al materiale e / o alle proprietà geometriche di un sistema strutturale, comprese le modifiche alle condizioni al contorno e alla connettività del sistema, che influiscono negativamente sulle prestazioni del sistema. Il processo SHM comporta l’osservazione di un sistema nel tempo utilizzando misure di risposta dinamica periodicamente campionate da una serie di sensori, l’estrazione di caratteristiche sensibili ai danni da queste misurazioni e l’analisi statistica di queste caratteristiche per determinare lo stato corrente della salute del sistema. Per SHM a lungo termine, l’output di questo processo viene aggiornato periodicamente con informazioni relative alla capacità della struttura di svolgere la funzione prevista alla luce dell’inevitabile invecchiamento e degrado derivante da ambienti operativi. Dopo eventi estremi, come terremoti o esplosioni, SHM viene utilizzato per lo screening rapido delle condizioni e mira a fornire, in tempo quasi reale, informazioni affidabili sull’integrità della struttura. L’ispezione delle infrastrutture svolge un ruolo chiave nella sicurezza pubblica per quanto riguarda sia l’accumulo di danni a lungo termine che gli scenari post estremi degli eventi. Come parte dei rapidi sviluppi nelle tecnologie basate sui dati che stanno trasformando molti campi dell’ingegneria e della scienza, le tecniche di machine learning e di computer vision sono sempre più in grado di diagnosticare e classificare in modo affidabile i pattern nei dati di immagine, che ha chiare applicazioni nei contesti di ispezione.

Sistemi di trasporto intelligenti
Un sistema di trasporto intelligente (ITS) è un’applicazione avanzata che, senza incarnare l’intelligenza in quanto tale, mira a fornire servizi innovativi relativi alle diverse modalità di trasporto e gestione del traffico e consente agli utenti di essere meglio informati e rendere più sicuri, più coordinati e più intelligenti ‘uso delle reti di trasporto.

Sebbene l’ITS possa fare riferimento a tutti i modi di trasporto, la direttiva dell’Unione europea 2010/40 / UE, presentata il 7 luglio 2010, ha definito gli ITS come sistemi in cui le tecnologie dell’informazione e della comunicazione sono applicate nel settore del trasporto stradale, comprese le infrastrutture , veicoli e utenti, nella gestione del traffico e nella gestione della mobilità, nonché per le interfacce con altri modi di trasporto. ITS può migliorare l’efficienza del trasporto in una serie di situazioni, ad esempio trasporto su strada, gestione del traffico, mobilità, ecc.

I sistemi di trasporto intelligenti di solito si riferiscono all’uso delle tecnologie dell’informazione e della comunicazione (piuttosto che alle innovazioni nella costruzione della carreggiata) nel settore del trasporto stradale, comprese le infrastrutture, i veicoli e gli utenti, nella gestione del traffico e della gestione della mobilità, nonché per interfacce con altri modi di trasporto.

Pavimentazione fotovoltaica
La pavimentazione fotovoltaica è una forma di pavimento che genera elettricità raccogliendo energia solare con il fotovoltaico. Parcheggi, marciapiedi, strade private, strade e autostrade sono tutti luoghi candidati in cui questo materiale potrebbe essere utilizzato.

Nel 2013 gli studenti del Solar Institute della George Washington University hanno installato un percorso a pannelli solari progettato da Onyx Solar, qualcosa che chiamano pavimentazione solare.

SolaRoad è un sistema sviluppato dall’Organizzazione olandese per la ricerca scientifica applicata (TNO), Ooms Groep, Imtech e la provincia olandese dell’Olanda settentrionale. Progettano di installare i loro pannelli su 100 m di pista ciclabile a Krommenie, Paesi Bassi, nel novembre 2014. Una variante di una “strada solare” installata ad Avenhorn, di Ooms Avenhorn Holding AV, utilizza asfalto e asfalto per assorbire i raggi del sole e il calore acqua per l’uso nel riscaldamento domestico.

La compagnia Solar Roadways di Idaho, USA, sta sviluppando un sistema prototipo per sostituire le attuali strade, parcheggi e strade carrabili con pannelli solari fotovoltaici che generano elettricità.

La Corea del Sud ha costruito una superstrada con la mediana coperta da pannelli solari sopra una pista ciclabile.

La prima strada fotovoltaica al mondo è stata costruita a Tourouvre, Orne, in Francia nel 2016. Chiamata “Wattway”, è stata costruita dalla Société Nouvelle Aeracem (SNA) e dedicata dal ministro francese dell’Ecologia, Ségolène Royal, il 25 ottobre 2016 La sezione stradale di 1 km è stata aperta al traffico il 22 dicembre 2016. Si ritiene che la strada fornirà energia sufficiente per i lampioni della città.

L’autostrada solare Jinan ha aperto in Cina nel dicembre 2017 lungo un tratto di 1,2 miglia. Utilizza il cemento trasparente sullo strato superiore con i pannelli solari sottostanti. Era la seconda strada solare della città, la prima aperta a settembre 2017 utilizzando una tecnologia diversa.

Pannelli solari stradali
Lo scopo principale delle strade solari è di sostituire le strade asfaltate con pannelli solari che generano energia attraverso il sole che può essere utilizzato dalle case locali o dalle imprese che sono collegate al sistema dal vialetto o dal parcheggio delle imprese. I pannelli aumenteranno anche il numero di stazioni di ricarica per auto elettriche se tale stazione è collegata alla carreggiata solare. Ogni pannello è circa 12 ‘per 12’ di pannelli ad incastro che hanno le proprie luci a LED che verranno utilizzate come linee stradali, e può anche essere usato per compitare parole come “Riduci velocità” o “Traffico avanti” per aiutare il flusso di traffico.

Ci sono 3 strati che compongono i pannelli solari:

1. The Road Surface Layer – The Road Layer è lo strato ad alta resistenza che ha le celle fotovoltaiche che attirano i raggi del sole, ha una trazione in modo che i veicoli non scivolino via dalla strada, ed è impermeabile per proteggere gli strati sottostanti.

2. Lo strato elettronico – Gli strati elettronici contengono una mini scheda microprocessore che aiuta a controllare l’elemento riscaldante dei pannelli, questa tecnologia può aiutare a sciogliere la neve che atterra sui pannelli in modo che le condizioni stradali pericolose non saranno più un problema in più regioni settentrionali. Questo strato può rilevare quanto peso è presente sui pannelli e può controllare l’elemento riscaldante per sciogliere la neve.

3. Lo strato di piastra di base – Lo strato di piastra di base è lo strato che raccoglie l’energia dal sole e distribuisce l’energia alle case o alle attività commerciali collegate alle strade solari. Questo sarà anche usato per trasferire l’energia alle macchine mentre guidano sulla striscia per ricaricare la batteria.

Critica
La rivista Slate ha dichiarato che le strade solari produrrebbero meno elettricità delle celle solari posizionate ad angolo, e che meno luce le avrebbe toccate a causa dell’ombra, dello sporco che ricopriva la strada e delle auto che impedivano al sole di toccare i pannelli.

I critici hanno sottolineato che le strade solari sarebbero entrambe più costose e meno produttive rispetto ai modi più convenzionali di combinare l’energia solare con le infrastrutture, come costruire rifugi su strade e aree di parcheggio e mettere i tradizionali pannelli solari sui tetti; Elon Musk ha dimostrato che negli Stati Uniti c’è ampio spazio, a parte le strade, per soddisfare i requisiti di alimentazione del paese. .

Pavimentazione intelligente
Il Dipartimento dei Trasporti del Missouri (MoDOT) ha iniziato a testare la “pavimentazione intelligente” in una sosta al di fuori di Conway, Missouri lungo la storica Route 66 alla fine del 2016. Il programma pilota copre attualmente circa 200 piedi quadrati di marciapiede presso il centro visitatori e costa $ 100.000 (Landers), ampiamente sovvenzionato dall’Amministrazione Federal Highway. Fa tutto parte dell’iniziativa del Missouri Road to Tomorrow per trovare nuove innovazioni nella loro infrastruttura di trasporto. Il Missouri vuole approfittare di queste strade per implementare altre tecnologie correlate. I pannelli riscaldano la strada e impediscono l’accumulo di neve e ghiaccio. Disporrà inoltre di diodi LED che aumenteranno la visibilità delle linee stradali. I LED raddoppieranno anche per impedire che la vernice inibisca la generazione di energia solare. I pannelli non hanno avuto abbastanza tempo per determinare la durabilità, l’efficienza energetica o l’efficacia dei costi in un senso del mondo reale, quindi MoDOT non ha ancora raggiunto alcuna conclusione sulla fattibilità e sulla futura applicazione.

Ricarica del veicolo wireless
Il veicolo elettrico online sviluppato da KAIST (l’Istituto coreano avanzato di scienza e tecnologia) ha circuiti elettrici integrati nella strada che alimenterà veicoli adeguatamente adattati tramite induzione elettromagnetica senza contatto. Un sistema pilota che alimenta gli autobus elettrici è in fase di sviluppo. L’IAV della Germania è un’altra società che sta sviluppando i caricatori a induzione.

Batterie elettromeccaniche
Il sistema di veicoli elettrici a carreggiata è il brevetto di Howard R. Ross. Ha diversi componenti. Il primo dei quali è un veicolo tutto elettrico che sarebbe adatto con batterie elettromeccaniche che accettano una carica dalla strada. La strada è il secondo componente e dovrebbe disporre di bobine di ricarica posizionate strategicamente per caricare la macchina solo quando necessario. Queste auto e strade non richiederebbero gas o energia solare.

In nessuna parte del mondo è un’invenzione come questa attualmente implementata, e questo è dovuto al costo della revisione dell’infrastruttura che sarebbe necessaria per portare questo brevetto in realtà.

Segnaletica orizzontale
Il concept Smart Highway sviluppato da Studio Roosegaarde e il gruppo di gestione dell’infrastruttura Heijmans nei Paesi Bassi hanno incorporato la vernice fotoluminescente per i segnali stradali, che assorbono la luce durante il giorno e si illuminano per un massimo di 10 ore. La tecnologia è stata dimostrata su un tratto di autostrada a Brabant, in Olanda.

Protezione dal gelo e neve sciolta, ghiaccio
I sistemi Snowmelt che utilizzano elettricità o acqua calda per riscaldare strade e marciapiedi sono stati installati in varie località.

Solar Roadways ha proposto di includere un sistema di snowmelt con i loro pannelli fotovoltaici, poiché i pannelli hanno già collegamenti elettrici per la raccolta dell’energia fotovoltaica. Gli scettici indicano il costo.

ICAX Limited della tecnologia “Interseasonal Heat Capture” di Londra cattura l’energia solare nelle banche termali e la rilascia indietro sotto una strada, la riscalda e mantiene l’asfalto libero dal ghiaccio.

Benefici
Negli Stati Uniti, uno studio ha rilevato che tra il 1996-2011, oltre 12.000 morti sono state causate da precipitazioni legate all’inverno. Ogni anno si verificano oltre 500.000 incidenti a causa del clima invernale. Nel 2014, i governi federali, statali e locali hanno speso 73 miliardi di dollari per il funzionamento e la manutenzione delle autostrade, incluso il resurfacing necessario a causa delle attuali tecniche di rimozione della neve. Tra ottobre 2014 e aprile 2015, 23 DOT statali hanno dichiarato di aver speso 1,11 miliardi di dollari per la rimozione di neve e ghiaccio, inclusi 8 milioni di ore lavorative, escluse le spese locali. Ad esempio, tra il 2003 e il 2015, la città di New York ha stimato il costo della rimozione di neve e ghiaccio a $ 1,8 milioni per pollice. Ogni anno, i conducenti automobilistici perdono 23,4 miliardi di dollari in costi di riparazione legati alla corrosione e l’ammortamento legato alle sostanze chimiche usate per trattare le strade durante l’inverno. Nel 2014 gli economisti hanno stimato che la neve e il ghiaccio dell’inverno avevano costato al paese 47 miliardi di dollari di PIL e 76.000 posti di lavoro.

Con i sistemi di scioglimento della neve e del ghiaccio schierati per ostacolare il clima invernale, vengono ridotti i decessi, gli incidenti, i costi governativi e assicurativi, le perdite economiche e le spese personali.